Эволюционное учение Чарльза Дарвина: движущие силы и формы естественного отбора
Эволюционное учение Чарльза Дарвина — одна из ключевых тем в курсе биологии 10-11 классов и обязательный элемент кодификатора ЕГЭ. Дарвин не просто предложил идею эволюции, но и объяснил её механизмы: наследственность, изменчивость, борьбу за существование и естественный отбор. Понимание движущих сил эволюции и форм естественного отбора необходимо для решения заданий как базового, так и повышенного уровня сложности.
В этом разборе мы последовательно пройдём по основным положениям дарвиновской теории, разберём каждую движущую силу, подробно остановимся на формах естественного отбора и покажем, как эти знания применять в типовых задачах ЕГЭ. Материал структурирован так, чтобы вы могли использовать его для подготовки самостоятельно или с репетитором.
Если в процессе изучения у вас возникнут вопросы, вы всегда можете обратиться к AI-наставнику, который адаптирует объяснение под ваш уровень и стиль восприятия. А теперь — к делу.
Без карты, без кредитки. Выбери персонажа — учи голосом, побеждай в баттлах.
Движущие силы эволюции по Дарвину
Чарльз Дарвин выделил несколько факторов, которые направляют эволюционный процесс. В современной биологии их называют элементарными эволюционными факторами. Ключевые из них: наследственная изменчивость, борьба за существование и естественный отбор.
Наследственная изменчивость — это способность организмов передавать потомкам изменения, возникшие в генотипе. Дарвин различал определённую (ненаследственную) и неопределённую (наследственную) изменчивость. Именно наследственная изменчивость поставляет материал для отбора: мутации и комбинации генов создают разнообразие признаков.
Борьба за существование — совокупность взаимоотношений организмов с окружающей средой и друг с другом. Дарвин выделял три формы: внутривидовую, межвидовую и борьбу с неблагоприятными условиями. Наиболее острая — внутривидовая, так как особи одного вида имеют сходные потребности.
Естественный отбор — выживание и размножение наиболее приспособленных особей. Это главный направляющий фактор эволюции. Дарвин подчёркивал, что отбор действует на популяционном уровне, а не на уровне отдельных организмов.
Пример из реальной жизни: в популяции зайцев-беляков с разной окраской шерсти (белая, серая, промежуточная) зимой на снегу хищники чаще замечают серых и промежуточных, а белые выживают и оставляют потомство. Так действует движущий отбор.
В чём заключается различие между определённой и неопределённой изменчивостью по Дарвину? Приведите по одному примеру каждой формы.
Шаг 1. Вспомним определения. Определённая изменчивость (групповая, модификационная) возникает под влиянием внешних условий у всех особей популяции одинаково и не передаётся по наследству. Неопределённая изменчивость (индивидуальная, мутационная) носит случайный характер, затрагивает отдельные особи и наследуется.
Шаг 2. Пример определённой изменчивости: у стрелолиста листья разной формы в воде и на воздухе. Все особи вида реагируют на среду сходным образом.
Шаг 3. Пример неопределённой изменчивости: появление в популяции дрозофил особи с белыми глазами вместо красных. Эта мутация возникает случайно и передаётся потомкам.
Естественный отбор: стабилизирующая форма
Стабилизирующий отбор действует в постоянных условиях среды. Он сохраняет среднее значение признака и устраняет крайние отклонения. Этот отбор препятствует изменениям, поддерживая существующую норму.
Пример: у птиц размер яиц в кладке. Слишком мелкие яйца — птенцы слабые, слишком крупные — самка не может их высидеть. Отбираются яйца среднего размера.
На ЕГЭ часто спрашивают, в каких условиях действует стабилизирующий отбор. Ответ: при стабильных, неизменных условиях среды. Также могут спросить, к чему приводит стабилизирующий отбор — к сохранению фенотипического постоянства вида.
В популяции лягушек одного вида наблюдается высокая смертность особей с очень маленькими и очень большими размерами тела. Какая форма естественного отбора действует в данном случае? Ответ обоснуйте.
Шаг 1. Анализируем условие: гибнут особи с крайними вариантами признака (очень маленькие и очень большие). Значит, сохраняются особи со средними размерами.
Шаг 2. Вспоминаем формы отбора: стабилизирующий отбор сохраняет среднюю норму, устраняя крайние отклонения.
Шаг 3. Делаем вывод: в популяции действует стабилизирующий отбор. Обоснование: в стабильных условиях среды (например, постоянный водоём) преимущество имеют особи со средними размерами, так как крайние варианты менее приспособлены.
Естественный отбор: движущая форма
Движущий отбор действует при изменении условий среды. Он смещает среднее значение признака в сторону нового оптимума. Постепенно популяция адаптируется к новым условиям.
Классический пример: индустриальный меланизм у берёзовой пяденицы. До промышленной революции светлые бабочки были незаметны на стволах, покрытых лишайниками. После загрязнения коры сажей тёмные бабочки стали лучше маскироваться, и их частота в популяции возросла.
На ЕГЭ движущий отбор часто связывают с микроэволюцией — образованием новых подвидов и видов.
В популяции растений на поле, обрабатываемом гербицидами, через несколько лет большинство особей стали устойчивыми к этому гербициду. Какая форма естественного отбора привела к этому? Поясните.
Шаг 1. Определяем, что произошло: частота признака (устойчивость к гербициду) увеличилась. Условия среды изменились (начали применять гербицид).
Шаг 2. Движущий отбор смещает среднее значение признака в сторону нового оптимума — в данном случае в сторону устойчивости.
Шаг 3. Вывод: действовал движущий отбор. Обоснование: изначально в популяции были особи с разной степенью устойчивости (наследственная изменчивость). При обработке гербицидом выживали и размножались более устойчивые, их доля росла из поколения в поколение.
Естественный отбор: дизруптивная форма
Дизруптивный (разрывающий) отбор действует, когда условия среды благоприятствуют двум или нескольким крайним вариантам признака, а средние оказываются невыгодными. Он приводит к расщеплению популяции на несколько групп, что может стать началом дивергенции и видообразования.
Пример: в популяции птиц, живущих на острове с крупными и мелкими семенами, особи с очень большим клювом питаются крупными семенами, особи с очень маленьким клювом — мелкими, а птицы со средним клювом проигрывают в конкуренции обоим. В результате популяция разделяется на две экологические формы.
Дизруптивный отбор — более сложная форма, на ЕГЭ встречается реже, но важно понимать её суть.
На небольшом острове обитает популяция насекомых. В результате изменения климата на острове появились два типа растений: одни с очень мелкими цветками, другие с очень крупными. Насекомые со средними размерами хоботка не могут питаться ни на тех, ни на других, и погибают. Какая форма отбора будет действовать? К каким последствиям это может привести?
Шаг 1. Условие: выживают насекомые с очень коротким хоботком (могут питаться на мелких цветках) и с очень длинным хоботком (на крупных). Средние особи гибнут.
Шаг 2. Это соответствует дизруптивному отбору: сохраняются крайние варианты, средний элиминируется.
Шаг 3. Последствия: популяция может разделиться на две группы, каждая из которых будет специализироваться на своём типе растений. Со временем это может привести к репродуктивной изоляции и образованию двух новых видов (симпатрическое видообразование).
Сравнение форм естественного отбора
Для успешного выполнения заданий ЕГЭ важно уметь различать формы естественного отбора по условиям среды и результату. Составим краткую характеристику.
Стабилизирующий отбор: условия среды постоянны; отбираются особи со средним значением признака; результат — сохранение нормы, сужение нормы реакции.
Движущий отбор: условия среды изменяются в одном направлении; отбираются особи с уклоняющимся от среднего значением; результат — смещение среднего значения признака, адаптация к новым условиям.
Дизруптивный отбор: условия среды разнообразны, благоприятны для нескольких крайних вариантов; отбираются особи с крайними значениями; результат — полиморфизм, разделение популяции на группы.
В заданиях ЕГЭ часто дают описание ситуации и просят определить форму отбора. Обращайте внимание на ключевые слова: «постоянные условия» → стабилизирующий; «изменение среды» → движущий; «два оптимума» → дизруптивный.
В озере обитает популяция рыб. Рыболовы вылавливают крупных особей, а мелкие и средние остаются. Какая форма отбора действует? Как изменится средний размер рыб через несколько поколений?
Шаг 1. Анализ: изымаются крупные особи, значит, преимущество получают мелкие и средние. Условия среды изменились (антропогенный фактор — вылов).
Шаг 2. Это движущий отбор, но направленный в сторону уменьшения размера (противоположный обычному).
Шаг 3. Через несколько поколений средний размер рыб уменьшится, так как мелкие особи будут оставлять больше потомства. В итоге популяция адаптируется к прессу вылова.
Частые вопросы
Без карты, без кредитки. Выбери персонажа — учи голосом, побеждай в баттлах.